Расчет параметров выходного фильтра

Качество напряжения переменного тока оценивается коэффициентом гармоник. Коэффициент гармоник (или коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения), k _г – это отношение действующего значения напряжения всех высших гармоник к действующему значению напряжению первой гармоники:

(134)

где ν – номер гармоники;

U _ν – действующее значение ν – ой гармоники напряжения.

Для cинусоидального напряжения k _г=0.

Выходное напряжение инвертора, при широтном регулировании содержит все нечетные гармоники, включая третью и кратные ей. Для расчета параметров выходного фильтра необходимо определить значения коэффициент режекции на всем диапазоне изменения коэффициента заполнения импульса, а именно: для D ₁= D _1max =0,9; D ₂= D _N=; D ₃= D _min= для гармоник, имеющих наименьшие частоты (третьей и пятой).

Коэффициент режекции k_N для любой высшей гармоники при широтном способе регулирования можно рассчитать по формуле (135):

(135)

где ν – номер гармоники в составе выходного напряжения инвертора.

Результаты расчета коэффициентов режекции для третьей (k ₃) и пятой (k ₅) гармоник для рассчитанных ранее значений коэффициентов заполнения импульса необходимо свести в табл.21.

Фильтр следует рассчитывать на подавление высшей гармоники, имеющей наименьший коэффициент режекции.

Таблица 21 Расчет значений коэффициента режекции

Значения D	Значения коэффициента kN
Для третьей гармоники (ν=3)	Для пятой гармоники (ν=5)
D 1= D max =
D 2= D N=
D 3= D min=

 

Затем следует рассчитать параметры выходного фильтра дросселя L и

конденсатора С ₁.

Для определения значений индуктивности L и емкости конденсатора фильтра С ₁, воспользуемся уравнениями (136) и (137):

ω² LC ₁=(1+ k _г.вых. k_N /ν ²)/(1+ k _г.вых. k_N). (136)

L/C ₁=2 R ²_нг(1- ω² LC ₁), (137)

Решая эти уравнения определяем значения индуктивности дросселя фильтра L и конденсатора фильтра С ₁.

Дроссель выбираем по справочным данным, приведенным в таблицах 48 -50. а конденсатор – по справочным данным, приведенным в таблице 59.

Расчет потерь мощности и КПД инвертора

Потери мощности в трансформаторе Δ Р _трвключают в себя потери мощности в обмотках трансформатора (электрические потери) Δ Р _эл и потери мощности в магнитопроводе трансформатора (магнитные потери) Δ Р _м:

Δ Р _тр= Δ Р _эл+ Δ Р _м. (138)

Δ Р _эл.тр = I ²_d R _тр,

где R _тр - активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной обмотке

 

(139)

где I_d – ток, потребляемый инвертором из источника постоянного тока;

U_d - напряжение источника питания инвертора;

f _р- рабочая частота инвертора;

B_m – максимальное значение индукции в сердечнике трансформатора;

k_rL= 6,5*10³ – коэффициент, учитывающий фазность трансформатора.

Потери в магнитопроводе трансформатора:

Δ Р _м.тр = Р _уд m, (140)

где: Р _уд – удельные магнитные потери электротехнической стали, из которой выполнен сердечник трансформатора;

m – масса сердечника магнитопровода, кг.